Определим величины резисторов R1 и R2:
Разделительный конденсатор Сс принимаем емкостью 100 мкФ.
Исходя из имеющихся стандартных номиналов резисторов, величину Rк =2,2 кОм, R1=82 кОм, R2=10 кОм.
1.) Входное сопротивление, измеряемое при коротком замыкании на выходе транзистора, Используя выходные характеристики транзистора (Рис. 4)
Рис. 4
2.) Коэффициент передачи по току, измеряемый при коротком замыкании на выходе транзистора, используем входные характеристики транзистора (Рис.5)
Рис. 5
3.) Выходная проводимость, измеряемая при холостом ходе на входе транзистора, используем входные характеристики транзистора (Рис. 6)
Рис. 6
4.) Коэффициент обратной связи, измеряемый при холостом ходе на входе транзистора:
Для всех типов биполярных транзисторов и рабочих точек принято
(DIб , DIк ,DUбэ , DUкэ – приращения, взятые симметрично относительно рабочей точки О).
Физическая малосигнальная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора (схема Джиколетто) представлена на рис. 3.
SUВХ
1. Барьерная ёмкость коллекторного перехода;
2. Выходное сопротивление транзистора;
3. Сопротивление коллекторного перехода;
4. Сопротивление эмиттерного перехода для эмиттерного тока;
5. Сопротивление эмиттерного перехода для базового тока;
6. Распределение сопротивления базы;
Берем = 100 Ом
7. Диффузионная ёмкость эмиттерного перехода;
7 нФ
8. Собственная постоянная времени транзистора;
9. Крутизна транзистора;
мА/В
7. Определение граничной и предельных частот биполярного транзистора
1. Граничная частота усиления транзистора в схеме с ОЭ:
2. Предельная частота в схеме с ОЭ:
3. Предельная частота транзистора по крутизне:
току
Сопротивление нагрузки по переменному току для биполярного транзистора рассчитывается по формуле:
Для построения нагрузочной прямой по переменному току воспользуемся двумя точками:
1.);
2.) - точка покоя (т.О)
Нагрузочная прямая по переменному току приведена на рисунке 8 (прямая CD).
∆IБ=0,01 мА
Рис.8
Для построения сквозной характеристики воспользуемся нагрузочной прямой по переменному току и выходными характеристиками приведенными на рисунке 8. По точкам пересечения нагрузочной прямой по переменному току с выходными характеристиками строим сквозную характеристику Iк(Uбэ). Точки для построения проходной характеристики (зависимости Iк от Uбэ) представлены в таблице 1, а график зависимости на рисунке 9.
Таблица 1
Iк, мА
0,2
1,6
3,6
5,5
6,6
8,5
10,2
11,8
13,3
Uбэ, В
0,5
0,59
0,61
0,63
0,64
0,65
0,66
0,67
0,68
Iб, мА
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
Динамические параметры усилительного каскада определяются для двух величин амплитуды входного сигнала Uвх: Uвхн и Uвхн/2.
B: Iб=0,01 Uбэ=0,59 Iк=1,5
D: Iб=0.0125 Uбэ=0,612 Iк=3,8
A: Iб=0,03 Uбэ=0,632 Iк=6,9
E: Iб=0,06 Uбэ=0,654 Iк=9,9
C: Iб=0,08 Uбэ=0,675 Iк=13,2
1) Коэффициент усиления по напряжению, Кu (отношение установившегося значения напряжения сигнала на выходе усилителя к напряжению сигнала на его входе) определим по формуле
,
где значение берем на выходной характеристике вблизи рабочей точки;
1.1) для Uвхн:
где значение с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным 2Uвхн; Ku<0, так как фаза равна π.
1.2.) для Uвхн/2:
где значение с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным Uвхн; Ku<0, так как фаза равна π.
2.) Коэффициент усиления по току Кi (отношение установившегося значения тока сигнала в нагрузку к току сигнала на входе) определим по формуле
где значение , берем на выходных характеристиках вблизи рабочей точки (точки E и F на графике);
2.1) для Uвхн:
;
где значение с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным 2Uвхн;
2.2.) для Uвхн/2:
где значение с учетом обеих полуволн входного сигнала берем равным Uвхн;
3.) Коэффициент усиления по мощности определим по формуле
3.1) для Uвхн:
3.2) для Uвхн/2:
Kp<0, так как фаза равна π.
4.) Коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник).
Нелинейные искажения - это изменения формы колебания, обусловленные кривизной характеристик транзисторов, диодов, магнитопроводов, полупроводниковых конденсаторов, микросхем и др. элементов. Параметры нелинейных элементов зависят от воздействующего на них тока или напряжения. Отличительным признаком нелинейных искажений является то, что им подвержено даже гармоническое колебание. На этом основана их простейшая количественная оценка с помощью коэффициента гармоник. Если на вход усилителя подать чисто гармоническое напряжение, то на выходе получим не только его первую гармонику, но и высшие.
Коэффициентом гармоник называется отношение эффективного (действующего), значения суммы высших гармоник выходного напряжения к эффективному значению первой его гармоники, вычисляется по формуле.
где - действующие напряжения отдельных гармоник выходного напряжения.
Этот коэффициент можно определить по сквозной характеристике (метод Клина), который позволяет учесть влияние второй и третьей гармоники выходного сигнала по формуле:
где - коэффициенты второй и третьей гармоники, определяются графически.
Для этого на сквозной характеристике, рис. 5, отмечают пять точек, соответствующих: точке покоя, наибольшей амплитуде входного сигнала, половине наибольшей амплитуды сигнала (с учетом обеих полуволн). Значения переменных а, в и с определяются графически по рис 5.
a = 13 – 7=6
b=7 – 1,5=5,5
с = 9,9 – 3,8=6,1
В ходе выполнения курсовой работы были изучены характеристики и параметры биполярного транзистора, схема включения транзистора в качестве активного элемента усилителя, схема замещения транзистора и ее параметры. Рассчитаны динамические параметры каскада для двух значений амплитуды входного сигнала. Выяснено, что коэффициенты гармоник и степень нелинейных искажений существенно зависят от амплитуды входного сигнала (при уменьшении амплитуды искажения уменьшаются).
1. Елфимов В.И., Устыленко Н.С. Электронные твердотельные приборы и микроэлектроника. Методические указания к выполнению курсовой работы. Екатеринбург: УрКСИ, 1998.
2. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник. / Под ред. Б. Л. Перельмана. М.: Радио и связь, 1982.
3. Цыкина А.В. Электронные усилители. Учеб. пособие для техникумов связи, 2-е изд., доп. и перераб. М.: Радио и связь, 1982.
Страницы: 1, 2
